Độ ổn định, khả năng tái sử dụng và mạch tương đương của pin mặt trời nhạy sắc tố TiO2 / metakaolinite đã xử lý: ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng lên các giá trị Voc và Isc

Materials for Renewable and Sustainable Energy - Tập 10 Số 2 - Trang 1-10 - 2021
Rahmalia, Winda1, Silalahi, Imelda H.1, Usman, Thamrin1, Fabre, Jean-François2, Mouloungui, Zéphirin2,3, Zissis, Georges4
1Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Science, Universitas Tanjungpura, Pontianak, Indonesia
2Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle, ENSIACET-INPT, Université de Toulouse, Toulouse, France
3INRA, UMR 1010 CAI, Toulouse, France
4Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie, LAPLACE, Université de Toulouse III-Paul Sabatier, Toulouse, France

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, metakaolinite đã xử lý (TMK) được đưa vào điện cực quang TiO2 để chế tạo các tế bào pin mặt trời nhạy sắc tố (DSSCs). Các tế bào quang điện có bốn thành phần tự nhiên chính, bao gồm: một chất nhạy sáng (carotenoid bixin), điện cực quang (TiO2/kaolinite), điện giải (chất dẫn xuất glycerine carbonate) và điện cực đối diện (carbon). Độ ổn định, khả năng tái sử dụng và mạch tương đương của chúng được nghiên cứu. Sự hiện diện của 5% TMK trong hồ TiO2 anatase đã giảm độ chênh lệch năng lượng của TiO2 từ 3.21 xuống 3.16 eV. Kết quả cho thấy rằng sự hiện diện của 5% TMK trong hồ TiO2 là điều kiện thuận lợi hơn để đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn. Dưới cường độ ánh sáng 200 W/m2, nó tạo ra hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 0.086%. Sự kết hợp giữa điện giải và TMK cho thấy sự tác động hiệp đồng để cải thiện các tính chất điện của DSSC. Chức năng lưu trữ năng lượng hoạt động tốt đến ngày thứ ba của phân tích. DSSC dựa trên điện cực quang TiO2/TMK biểu hiện sự ổn định tốt hơn 16 lần so với điện cực quang TiO2 tinh khiết. Các quá trình chuyển giao điện tích Faraday cho thấy rằng điện cực quang TiO2/TMK không tiếp xúc trực tiếp với điện cực đối diện carbon.

Từ khóa

#metakaolinite #TiO2 #tế bào năng lượng mặt trời #chuyển đổi năng lượng #độ ổn định

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=J. Photochem. Photobiol. C Photochem. Rev.; citation_title=Dye-sensitized solar cells; citation_author=M Grätzel; citation_publication_date=2003; citation_doi=10.1016/S1389-5567(03)00026-1; citation_id=CR1 citation_journal_title=Sol. Energy; citation_title=Dyes-sensitized solar cells: a brief overview; citation_author=MdK Nazeeruddin, E Baranoff, M Grätzel; citation_publication_date=2011; citation_doi=10.1016/j.solener.2011.01.018; citation_id=CR2 citation_journal_title=J. Nanosci. Nanotech.; citation_title=Dye sensitized solar cells (DSSCs) electrolytes and natural photo-sensitizer; citation_author=P Semalti, SN Sharma; citation_publication_date=2020; citation_doi=10.1166/jnn.2020.17530; citation_id=CR3 citation_journal_title=Mater. Renew. Sustain. Energy.; citation_title=Grape pigment (malvidin-3-fructoside) as natural sensitizer for dye-sensitized solar cells; citation_author=N Gokilamani, N Muthukumarasamy, M Thambidurai, A Ranjitha, D Velauthapillai; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1007/s40243-014-0033-6; citation_id=CR4 citation_journal_title=J. Phys. D Appl. Phys.; citation_title=Suppression of recombinations in a dye-sensitized photoelectrochemical cell made from a film of tin IV oxide crystallites coated with a thin layer aluminium oxide; citation_author=GRRA Kumara, K Tennakone, VPS Parera, A Konno, S Kaneko, M Okuya; citation_publication_date=2001; citation_doi=10.1088/0022-3727/34/6/306; citation_id=CR5 citation_journal_title=J. Am. Chem. Soc.; citation_title=Control of charge recombination dynamics in dye-sensitized solar cells by use of conformally deposited metal oxide blocking layers; citation_author=E Palomares, JN Clifford, SA Haque, T Lutz, JR Durrant; citation_publication_date=2003; citation_doi=10.1021/ja027945w; citation_id=CR6 citation_journal_title=Sol. Energy; citation_title=Electrodeposition of TiO2/SiO2 nanocomposite for dye-sensitized solar cell; citation_author=TV Nguyen, HC Lee, MA Khan, OB Yang; citation_publication_date=2007; citation_doi=10.1016/j.solener.2006.07.008; citation_id=CR7 citation_journal_title=J. Sol. Energy Eng.; citation_title=A nano quasi-solid electrolyte with modified nano-clay applied to dye-sensitized solar cells; citation_author=MC Tsui, YL Tung, SY Tsai, CW Lan; citation_publication_date=2011; citation_doi=10.1115/1.4001407; citation_id=CR8 citation_journal_title=Electrochem. Solid-State Lett.; citation_title=Dual functions of clay nanoparticles with high aspect ratio in dye-sensitized solar cells; citation_author=JH Park, BW Kim, JH Moon; citation_publication_date=2008; citation_doi=10.1149/1.2957601; citation_id=CR9 citation_journal_title=Sol. Energ. Mat. Sol. C; citation_title=Size effect of syntetic saponite clay in quasi-solid electrolyte for dye-sensitized solar cells (DSSC); citation_author=D Costenaro, C Bisio, F Carniato, G Gatti, L Marchese, F Oswald, TB Meyer; citation_publication_date=2013; citation_doi=10.1016/j.solmat.2013.05.012; citation_id=CR10 citation_journal_title=Adv. Cond. Matter Phys.; citation_title=Improved composite gel electrolyte by layered vermiculite for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells; citation_author=H He, S Ren, D Kong, N Wang; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1155/2014/521493; citation_id=CR11 citation_journal_title=J. Mater. Environ. Sci.; citation_title=Composite of TiO2-montmorillonite from Indonesia and Its photocatalytic properties in methylene blue and E. coli reduction; citation_author=I Fatimah; citation_volume=3; citation_issue=5; citation_publication_date=2012; citation_pages=983-992; citation_id=CR12 citation_journal_title=Sci. Rep.; citation_title=TiO2 nanoparticles assembled on kaolinites with different morphologies for efficient photocatalytic performance; citation_author=X Li, K Peng, H Chen, Z Wang; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1038/s41598-018-29563-8; citation_id=CR13 citation_journal_title=J. Environ. Chem. Eng.; citation_title=Clay supported TiO2 nanoparticles for photocatalytic degradation of environmental pollutants: a review; citation_author=A Mishra, A Mehta, S Basu; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1016/j.jece.2018.09.029; citation_id=CR14 citation_journal_title=Ceram. Int.; citation_title=TiO2/modified natural clay semiconductor as a potential electrode for natural dye-sensitized solar cell; citation_author=N Saelim, R Magaraphan, T Streethawong; citation_publication_date=2011; citation_doi=10.1016/j.ceramint.2010.09.001; citation_id=CR15 citation_journal_title=Bioinor. Chem. Appl.; citation_title=Adsorption characteristics of bixin on acid- and alkali-treated kaolinite in aprotic solvents; citation_author=W Rahmalia, JF Fabre, T Usman, Z Mouloungui; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1155/2018/3805654; citation_id=CR16 citation_journal_title=Indones. J. Chem.; citation_title=Preparation of ammonia dealuminated metakaolinite and its adsorption against bixin; citation_author=W Rahmalia, JF Fabre, T Usman, Z Mouloungui; citation_publication_date=2020; citation_doi=10.22146/ijc.44706; citation_id=CR17 citation_journal_title=Trends Biotechnol.; citation_title=To dye or not to dye: biochemistry of annatto unveiled; citation_author=G Giuliano, C Rosati, PM Bramley; citation_publication_date=2003; citation_doi=10.1016/j.tibtech.2003.10.001; citation_id=CR18 citation_journal_title=Sol. Energy Mater. Sol. Cells; citation_title=Dye-sensitized solar cells with natural dyes extracted from Achiote seeds; citation_author=NM Gómez-Ortíz, IA Vázquez-Maldonado, AR Pérez-Espadas, GJ Mena-Rejón, JA Azamar-Barrios, G Oskam; citation_publication_date=2010; citation_doi=10.1016/j.solmat.2009.05.013; citation_id=CR19 citation_journal_title=Int. J. Eng. Res. Innov.; citation_title=Enhanced performance of bixin-sensitized TiO2 solar cells with activated kaolinite; citation_author=A Hiendro, F Hadary, N Wahyuni, W Rahmalia; citation_publication_date=2012; citation_doi=10.1109/ESciNano.2012.6149642; citation_id=CR20 citation_journal_title=Spectrochim. Acta A.; citation_title=Aprotic solvents effect on the UV–visible absorption spectra of bixin; citation_author=W Rahmalia, JF Fabre, T Usman, Z Mouloungui; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1016/j.saa.2014.03.119; citation_id=CR21 citation_journal_title=Proc. Chem.; citation_title=Effect of cycloexane/acetone ratio on bixin extraction yield by accelerated solvent extraction method; citation_author=W Rahmalia, JF Fabre, Z Mouloungui; citation_publication_date=2015; citation_doi=10.1016/j.proche.2015.03.061; citation_id=CR22 citation_journal_title=Eur. J. Lipid Sci. Technol.; citation_title=Study of the acyl transfer reaction: structure and properties of glycerol carbonate esters; citation_author=Z Mouloungui, S Pelet; citation_publication_date=2001; citation_doi=10.1002/1438-9312(200104)103:43.3.CO;2-A; citation_id=CR23 citation_journal_title=Mater. Renew. Sustain. Energy; citation_title=Effect of TiO2 particle and pore size on DSSC efficiency; citation_author=VA González-Verjan, B Trujillo-Navarrete, RM Félix-Navarro, JN DíazdeLeón, JM Romo-Herrera, JC Calva-Yáñez, JM Hernández-Lizalde, EA Reynoso-Soto; citation_publication_date=2020; citation_doi=10.1007/s40243-020-00173-7; citation_id=CR24 citation_journal_title=Phys. Chem. Chem. Phys.; citation_title=New understanding of the difference of photocatalytic activity among anatase, rutile and brookite TiO2; citation_author=J Zhang, P Zhou, J Liu, J Yu; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1039/c4cp02201g; citation_id=CR25 citation_journal_title=Int. Nano. Lett.; citation_title=Band gap determination using absorption spectrum fitting procedure; citation_author=N Ghobadi; citation_publication_date=2013; citation_doi=10.1186/2228-5326-3-2; citation_id=CR26 citation_journal_title=Acc. Chem. Res.; citation_title=Characteristics of the iodide/triiodide redox mediator in dye-sensitized solar cells; citation_author=G Boschloo, A Hagfeldt; citation_publication_date=2009; citation_doi=10.1021/ar900138m; citation_id=CR27 citation_journal_title=Catal. Today; citation_title=Effect of the electrolyte cations on photoinduced charge transfer at TiO2; citation_author=A Molinari, A Maldotti, RA Amadelli; citation_publication_date=2017; citation_doi=10.1016/j.cattod.2016.09.008; citation_id=CR28 citation_journal_title=Appl. Mater. Interfaces; citation_title=Pseudo first-order adsorption kinetics of N719 dye on TiO2 surface; citation_author=CR Lee, HS Kim, IH Jang, JH Im, NG Park; citation_publication_date=2011; citation_doi=10.1021/am2001696; citation_id=CR29 citation_journal_title=Int. J. Photoenergy; citation_title=Dye-sensitized solar cells with optimal gel electrolyte using the taguchi design method; citation_author=JK Tsai, TC Hsu, WD Wu, JS Zhou, JL Li, JH Liao, TH Meen; citation_publication_date=2013; citation_doi=10.1155/2013/617126; citation_id=CR30 citation_journal_title=Energy Rep.; citation_title=Stability of the current characteristics of dye-sensitized solar cells in the second quadrant of the current-voltage characteristics; citation_author=S Iwata, S Shibakawa, N Imawaka, K Yoshino; citation_publication_date=2018; citation_doi=10.1016/j.egyr.2017.10.004; citation_id=CR31 Cogger, N.D., Evans, N.J.: An introduction to electrochemical impedance measurement. Solartron Analytical Technical Report 6 (2009) citation_journal_title=Int. J. Photoenergy; citation_title=Electrochemical impedance spectra of dye-sensitized solar cells: fundamentals and spreadsheet calculation; citation_author=S Sarker, AJS Ahammad, HW Seo, DM Kim; citation_publication_date=2014; citation_doi=10.1155/2014/851705; citation_id=CR33 citation_journal_title=Chem. Electro. Chem; citation_title=Diffusion-recombination impedance model for solar cells with disorder and nonlinear recombination; citation_author=J Bisquert, I Mora-Sero, F Fabregat-Santiago; citation_publication_date=2013; citation_doi=10.1002/celc.201300091; citation_id=CR34